1F413002　灌浆施工技术

　　一、灌浆分类

　　1.按灌浆材料分类

　　按浆液材料主要分为水泥灌浆、黏土灌浆和化学灌浆等。

　　2.按灌浆目的分类

　　按灌浆目的分为帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、接缝灌浆、回填灌浆、预应力灌浆和补强灌浆等。

　　(1)帷幕灌浆。是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成防水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。

　　(2)固结灌浆。用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆。

　　(3)接触灌浆。通过浆液灌入混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙。以增加接触面结合能力的灌浆。

　　(4)接缝灌浆。通过埋设管路或其他方式将浆液灌入混凝土坝体的接缝，以改善传力条件增加坝体整体性的灌浆。

　　(5)回填灌浆。用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或结构的密实性的灌浆。

　　二、钻孔灌浆用的机械设备

　　1.钻孔机械

　　钻孔机械主要有回转式、回转冲击式、冲击式三大类。目前用得最多的是回转式钻机，其次是回转冲击式钻机，纯冲击式钻机用得很少。

　　2.灌浆机械

　　灌浆机械主要有灌浆泵、制浆机、灌浆记录仪及灌浆管路等。

　　灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5倍的最大灌浆压力。灌浆泵到灌浆孔口的输浆管长度不宜大于30m。

　　三、灌浆方式和灌浆方法

　　1.灌浆方式

　　灌浆方式有纯压式和循环式两种。

　　1)纯压式

　　纯压式灌浆是指浆液注入孔段内和岩体裂隙中，不再返回的灌浆方式。这种方式设备简单，操作方便;但浆液流动速度较慢，容易沉淀，堵塞岩层缝隙和管路，多用于吸浆量大，并有大裂隙存在和孔深不超过15m的情况。

　　2)循环式

　　循环式灌浆是指浆液通过射浆管注入孔段内，部分浆液渗入到岩体裂隙中，部分浆液通过回浆管返回，保持孔段内的浆液呈循环流动状态的灌浆方式。这种方式一方面使浆液保持流动状态，可防止水泥沉淀，灌浆效果好;另一方面可以根据进浆和回浆液比重的差值，判断岩层吸收水泥的情况。

　　图1F413021—1　浆液灌注方式

　　(a)纯压式;(b)循环式

　　1一水;2一拌浆筒;3一灌浆泵;4一压力表;

　　5一灌浆管;6一灌浆塞;7一回浆管

　　2.灌浆方法

　　灌浆方法可分为全孔一次灌浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法和孔口封闭灌浆法等。

　　1)全孔一次灌浆

　　全孔一次灌浆是将孔一次钻完，全孔段一次灌浆。这种方法施工简便，多用于孔深不深，地质条件比较良好，基岩比较完整的情况。

　　2)自下而上分段灌浆

　　3)自上而下分段灌浆法

　　4)综合灌浆法

　　综合灌浆法是在钻孔的某些段采用自上而下分段灌浆，另一些段采用自下而上分段灌浆的方法。

　　5)孔口封闭灌浆法

　　孔口封闭灌浆法是在钻孔的孔口安装孔口管，自上而下分段钻孔和灌浆，各段灌浆时都在孔口安装孔口封闭器进行灌浆的方法。

　　混凝土防渗墙下基岩帷幕灌浆宜采用自上而下分段灌浆法或自下而上分段灌浆法，不宜直接利用墙体内预埋灌浆管作为孔口管进行孔口封闭法灌浆。

　　灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法;大于6m时，可采用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。

　　四、帷幕灌浆

　　防渗帷幕的钻孔灌浆应具备下列条件方可进行:

　　(1)上部结构混凝土浇筑厚度达到设计规定盖重厚度要求。上部结构混凝土厚度较小的部位(趾板、压浆板、心墙底板、岸坡坝段、尾坎等)，须待混凝土浇筑达到其完建高程和设计强度，压浆板、趾板等加固锚杆砂浆达到设计强度。

　　(2)相应部位的基岩固结灌浆、混凝土坝底层灌区接缝灌浆、岸坡接触灌浆完成并检查合格。

　　(3)相应部位灌浆平洞开挖、混凝土衬砌(或喷锚支护)、回填灌浆、围岩固结灌浆完成并检查合格。

　　(4)灌浆区邻近30m范围内勘探平洞、大口径钻孔、断(夹)层等地质缺陷的开挖、清理、混凝土回填、灌浆等作业完成，影响灌浆作业的临空边坡锚固、支护完成并检查合格。

　　帷幕灌浆施工工艺主要包括：钻孔、钻孔冲洗、压水试验、灌浆和灌浆的质量检查等。

　　1.钻孔

　　灌浆孔位与设计孔位的偏差不应大于10cm。孔深不应小于设计孔深，实际孔位、孔深应有记录。

　　2.裂隙冲洗和压水试验

　　裂隙冲洗宜采用压力水冲洗，冲洗压力可为灌浆压力的80%，并不大于1MPa。

　　帷幕灌浆先导孔、质量检查孔应自上而下分段进行压水试验，压水试验宜采用单点法。

　　3.灌浆方式和灌浆方法

　　1)灌浆方法：分序加密的原则。

　　2)三排孔组成的帷幕：应先进行边排孔的灌浆，然后进行中排孔的灌浆。

　　两排孔组成的帷幕：宜先进行下游排孔的灌浆，然后进行上游排孔的灌浆。

　　单排帷幕灌浆孔应分为三序施工。

　　帷幕灌浆孔的施工序

　　3)在帷幕的先灌排或主帷幕孔中宜布置先导孔，先导孔应在一序孔中选取，其间距宜为16-24m，或按该排孔数10%布置。

　　4)混凝土与基岩接触段应先单独灌注并待凝，待凝时间不宜少于24h，其余灌浆段灌浆结束后可不待凝。

　　5)采用自上而下分段灌浆法时，第1段(接触段)灌浆的灌浆塞宜跨越混凝土与基岩接触面;以下各段灌浆塞应阻塞在灌浆段段顶以上50cm处，防止漏灌。

　　4.灌浆压力和浆液变换：由稀至浓逐级变换

　　循环式灌浆：灌浆压力表或记录仪的压力变送器应安装在灌浆孔孔口处回浆管路上;

　　纯压式灌浆：压力表或压力变送器应安装在孔口处进浆管路上。

　　灌浆压力的提升可采用分级升压法或一次升压法。升压过程中应保持灌浆压力与注入率相适应，防止发生抬动变形破坏。

　　6.特殊情况处理

　　1)冒浆漏浆：根据具体情况可采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理。

　　2)串浆：如串浆孔具备灌浆条件，可同时进行灌浆，应一泵灌一孔，否则应将串浆孔用塞塞住。

　　3)灌浆须连续进行，若因故中断，按下列原则处理：

　　(1)应尽快恢复灌浆。如无条件在短时间内恢复灌浆时，应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆。

　　(2)恢复灌浆时，应使用开灌比级水泥浆进行灌注。

　　循环式灌浆：普通水泥浆水灰比5:1，细水泥浆3:1

　　如注入率与中断前相近，则可采用中断前水泥浆的比级继续灌注;如注入率较中断前减少较多，应逐级加浓浆液继续灌注;如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救情施。

　　灌浆段注入量大而难以结束时，应首先结合地勘或先导孔资料查明原因，根据具体情况，可选用下列措施处理：

　　(1)低压，浓浆，限流，限量，间歇灌浆。

　　(2)灌注速凝浆液。

　　(3)灌注混合浆液或膏状浆液。

　　工程质量检查：

　　1)帷幕灌浆检查孔数量为灌浆孔总数的10%左右，一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。

　　检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14d后进行。

　　2)帷幕灌浆工程质量的评定标准：经检查孔压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段的透水率的合格率为100%，其余各段的合格率不小于96%，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不合格试段的分布不集中;其他施工或测试资料基本合理，灌浆质量可评为合格。

　　五、固结灌浆

　　1.一般规定

　　固结灌浆宜在有盖重混凝土的条件下进行。对于混凝土坝，盖重混凝土厚度可为1.5m以上，盖重混凝土应达到50%设计强度后方可进行钻灌。

　　对于土石坝防渗体基础混凝土盖板或喷混凝土护面、堆石坝混凝土趾板下的基岩进行固结灌浆时，应待其盖板或护面结构混凝土达到设计强度后进行。

　　固结灌浆应按分序加密原则进行。同一区段或同一坝块内，周边孔应先行施工。

　　2.钻孔、裂隙冲洗和压水试验

　　可在各序孔中选取不少于5%的灌浆孔(段)在灌浆前进行简易压水试验。

　　3.灌浆和封孔

　　根据不同的地质条件和工程要求，固结灌浆可选用全孔一次灌浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法，也可采用孔口封闭灌浆法或综合灌浆法。

　　灌浆孔的基岩灌浆段长不大于6m时，可采用全孔一次灌浆。

　　固结灌浆的浆液水胶比采用3、2、1、0.5四级，开罐水胶比选用3。

　　4.质量检查

　　检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%，采用单点法。

　　质量合格标准为:单元工程内检查孔各段的合格率应达85%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不集中。

　　施工顺序：基础灌浆宜按照先固结、后帷幕的顺序进行。水工隧洞中的灌浆宜按照先回填灌浆、后固结灌浆、再接缝灌浆的顺序进行。

　　六、高压喷射灌浆

　　采用钻孔，将装有特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置，然后用高压水泵或高压泥浆泵(20～40MPa)将水或浆液通过喷嘴喷射出来，冲击破坏土体，使土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。

　　1.高压喷射灌浆的适用范围

　　适用于淤泥质土、粉质粘土、粉土、砂土、砾石、卵(碎)石等松散透水地基或填筑体内的防渗工程。

　　对含有较多漂石或块石的地层，应进行现场高压喷射灌浆试验，以确定其适用性。

　　2.高压喷射灌浆的基本方法

　　高压喷射灌浆的基本方法有：单管法、二管法、三管法和新三管法等。

　　单管法：形成凝结体的范围(桩径或延伸长度)较小，一般桩径为0.5～0.9m，板状凝结体的延伸长度可达1～2m。

　　二管法：喷射出高压浆液和空气两种射流，冲击破坏土体，其直径达0.8～1.5m。

　　三管法：是使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管。其直径一般有1.0～2.0m，较二管法大，较单管法要大1～2倍。

　　新三管法：该法适用于含较多密实性充填物的大粒径地层。

　　3.浆液材料和施工机具

　　高喷灌浆最常用的材料为水泥浆，宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级可为32.5级或以上。

　　4.高压喷射灌浆的喷射形式

　　高压喷射灌浆的喷射形式有旋喷、摆喷、定喷三种。

　　高压喷射灌浆形成凝结体的形状与喷嘴移动方向和持续时间有密切关系。喷嘴喷射时，一面提升，一面进行旋喷则形成柱状体;一面提升，一面进行摆喷则形成哑铃体;当喷嘴一面喷射，一面提升，方向固定不变，进行定喷，则形成板状体。

　　5.高压喷射灌浆的施工程序

　　高喷灌浆应分排分序进行。在坝、堤基或围堰中，由多排孔组成的高喷墙应先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中间排孔。在同一排内如采用钻、喷分别进行的程序施工时，应先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。先导孔应最先施工。

　　施工程序为钻孔、地面试喷、下置喷射管、喷射提升、成桩成板或成墙等。

　　6.高压喷射灌浆的质量检验

　　高喷墙质量检查重点部位：地层复杂的部位;漏浆严重的部位;可能存在质量缺陷的部位。

　　高喷墙的防渗性能检查方法：

　　1)围井检查法：适用于所有结构形式高喷墙;检查宜在围井的高喷灌浆结束7d后进行，如需开挖或取样，宜在14d后进行

　　2)钻孔检查：厚度较大的和深度较小的高喷墙可选用;检查宜在该部位高喷灌浆结束28d后进行。

　　【2014年真题】对于成桩直径为0.6m的高压喷射灌浆，施工方法宜采用(　)。

　　A.单管法

　　B.二管法

　　C.三管法

　　D.新三管法

　　『正确答案』A

　　『答案解析』本题考查的是高压喷射灌浆。单管法形成凝结体的范围(桩径或延伸长度)较小，一般桩径0.5～0.9m，板状凝结体的延伸长度可达1～2m。参见教材P69。